浅埋暗挖地铁车站合理埋深确定及围岩稳定性分析

论文摘要

在地铁建设过程中,车站和区间隧道埋深确定以及支护方式的选择是关系到地铁安全、经济建设的核心问题之一。本文结合青岛敦化路塔柱式地铁车站,采用数值计算方法模拟研究了敦化路地铁车站及邻近区间隧道的开挖对围岩稳定性的影响规律,提出了确定合理埋深的关键界面方法,在此基础上,探索了复杂(上软下硬)地质条件下围岩应力分布对埋深的影响规律以及支护对围岩稳定性的作用机理。具体研究内容为:(1)利用有限元差分软件FLAC建立了敦化路及附近区间隧道的三维仿真模型,模拟了塔柱式地铁车站的浅埋暗挖过程,并对围岩应力和位移进行了深入分析和研究,初步得出青岛地质条件下随埋深变化隧道围岩应力的变化规律,为类似地下工程埋深确定提供理论支持。(2)针对青岛“上软下硬”地层条件特点,提出了采用关键界面方法确定隧道或地下洞室埋深的原则。利用这种方法确定敦化路车站的埋深约为14.5m,即微风化花岗岩上界面以下约2.5m。(3)洞室开挖后,应力重分部的过程中,发现围岩内应力变化并不是单调的,开挖引起的应力转移在围岩周围形成一个环形区域(即承压环)。当埋深较浅并且岩石强度较高时,围岩应力变化较小,承压环内围岩的厚度较小,即表现为常见的围岩表面松动;随着埋深的增加,应力集中现象会越来越明显,承压环厚度逐渐增加。一般情况下承压环是不会破坏的,但当应力极大时,承压环也会失稳,在外侧形成新的承压环。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题来源
• 1.2 研究的目的意义
• 1.3 国内外研究现状
• 1.3.1 浅埋暗挖技术研究
• 1.3.2 塔柱式车站建设现状
• 1.3.3 隧道合理埋深研究
• 1.3.4 围岩稳定性研究
• 1.4 主要研究内容
• 1.5 研究方案技术框架
• 第二章 敦化路车站结构
• 2.1 工程概况
• 2.2 工程及水文地质概况
• 2.3 车站结构设计
• 2.4 车站结构施工方法
• 第三章 青岛地铁浅埋暗挖车站合理埋深研究
• 3.1 引言
• 3.2 软件简介及模型建立
• 3.2.1 软件简介
• 3.2.2 模型建立
• 3.3 原设计埋深条件下车站围岩稳定性分析
• 3.4 影响埋深选择的关键界面确定及分析
• 3.5 不同埋深条件下围岩稳定性分析及合理埋深确定
• 3.6 小结
• 第四章 基于承压环理论的车站围岩稳定性研究
• 4.1 围岩支护机理概述
• 4.2 承压环概念及支护原理
• 4.3 应力释放过程中承压环状态分析
• 4.3.1 传统应力释放率研究
• 4.3.2 基于应力释放的承压环形成机理分析
• 4.4 小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1. 主要结论
• 5.2. 展望
• 致谢
• 主要参考文献